
通常無線傳感器網絡會被部署在不易控制、無人看守、邊遠、易於遭到惡劣環境破壞或者人為破壞和攻擊的環境當中,因而無線傳感器網絡的安全問題成為研究的熱點。因為傳感器節點自身計算能力和能量受限,因此尋找輕量級(計算量小、能耗低)的、適合無線傳感器網絡安全成為了安全應用的主要目標。無線傳感器網絡安全需求主要有以下8個方面:
(1)數據機密性需求。在無線傳感器網絡中,數據通信不應向敵手泄露任何敏感信息。在很多應用中,高度敏感的數據或者控制信息在節點之間傳遞。節點保存的機密信息包括感知數據、會話密鑰及其他傳感器網絡中的,可以訪問的只能是授權用戶。同時,必須儘可能控制密鑰泄露的影響,從而保證整個網絡的安全。通信機密性主要用雙方共享的會話密鑰來加密待傳遞的消息,解決存儲機密性主要靠加密數據的訪問控制。
(2)節點身份認證和消息認證。無線傳感器網絡中的傳感器節點應能進行相互身份認證,如接收傳感器節點能夠驗證發送傳感器節點的身份。因為攻擊者很輕易向網絡輸入信息,接收者只有藉助身份認證才能相信消息是從正確的節點傳送來的。而且傳統的數字簽名方法對於通信能力、計算速度和存儲空間都有限的傳感器節點一般不適用。因此傳感器網絡一般用的認證方法是對稱密碼體制,就是說身份認證是顺利获得判斷對方是否擁有共享的對稱密鑰完成的。在很多應用中,無線傳感器網絡的節點身份認證是很重要的。
(3)通信數據和存儲數據的完整性。高計算量的數字簽名算法不能被資源有限的傳感器支持,通常用對稱密鑰體制和消息鑑別碼來檢驗數據的完整性。
(4)新鮮性。在無線傳感器網絡中,很多節點傳來的信息要被基站和簇頭處理,為防止攻擊者進行任何形式的重放攻擊(將過去竊聽的消息重複發送給接收者,耗費其資源使其不能给予正常服務),必須確保每條消息的新鮮性。由於密鑰可能需要更新,因而在密鑰建立過程中也體現了新鮮性,也就是說通信雙方共享的是最新的密鑰。
(5)可擴展性。可擴展性是指網絡能夠自適應以下這些情況的變化,這是無線傳感器網絡的特色之一。由於可能會影響傳感器網絡的配置的因素有,傳感器節點數量大,範圍廣,惡意攻擊或任務的變化。同時,網絡的拓撲結構也會因節點的經常加人、物理破壞或電量耗盡等經常發生變化。
(6)可用性。授權用戶能用無線傳感器網絡的解決方案给予的各種安全服務,並能有效避免攻擊者企圖惡意攻擊傳感器網絡。
(7)健壯性。無線傳感器網絡一般在惡劣環境,現實威脅使當前任務非常不確定。它及其節點必須能抵禦各種外部惡劣環境的影響。
(8)自組織性。無線傳感器網絡是由以自組織方式構成的無線網絡,並且相應的安全解決方案也應是該方式,即一般是不能在無線傳感器網絡配置之前假定節點的位置和網絡的拓撲結構,也無法確定節點的鄰近節點集。
